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Unidad 7: Ángulo inscrito y central • Ángulo central e inscrito • Aplicación de ángulos cen- tral e inscrito Unidad 7. Área y volumen de sólidos geométricos Relación y desarrollo Octavo grado Noveno grado Utilizar el área y el volumen de cuerpos geométricos para proponer soluciones a situaciones del entor- no. Competencia de la Unidad • Construcción de ángulos usando el transportador • Clasificación y construc- ción de triángulos • Clasificación y construc- ción de cuadriláteros • Clasificación de cuerpos geométricos • Figuras simétricas • Perímetro y área de trián- gulos y cuadriláteros • Patrones de cubos y pris- mas rectangulares y trian- gulares • Longitud de la circunferen- cia y área del círculo • Longitud y área de secto- res circulares notables • Volumen del prisma • Traslaciones, giros y sime- tría rotacional Séptimo grado Unidad 8: Figuras planas y construcción de cuerpos geométricos • Movimiento de figuras en el plano • Círculos, segmentos y án- gulos • Planos, cuerpos geométri- cos y área total de prisma, pirámide y cilindro Primero y segundo ciclo Unidad 4: Paralelismo y án- gulos de un polígono • Suma de los ángulos inter- nos y externos de un polí- gono • Rectas paralelas y ángulos Unidad 5: Criterios de con- gruencia de triángulos • Congruencia de triángulos Unidad 6: Características de los triángulos y cuadriláteros • Triángulos • Paralelogramos Unidad 7: Área y volumen de sólidos geométricos • Características y elemen- tos de los sólidos geomé- tricos • Cálculo del volumen de só- lidos geométricos • Aplicaciones de volúmenes • Áreas de sólidos geométri- cos • Aplicaciones de áreas Unidad 6: Teorema de Pitá- goras • Teorema de Pitágoras • Aplicación del teorema de Pitágoras Unidad 5: Figuras semejan- tes • Semejanza • Semejanza de triángulos • Semejanza y paralelismo • Aplicación de semejanza y triángulos semejantes Lección Horas Clases 1. Características y elementos de los sólidos geométricos 1 1. Sólidos de revolución 1 2. Características y elementos del cono y la esfera Plan de estudio de la Unidad 2. Cálculo del volumen de sólidos geométricos 1 1. Volumen del prisma y del cilindro 1 2. Comparación del volumen del prisma y la pirámide cua-drangular 1 3. Volumen de la pirámide triangular 1 4. Volumen del cono 1 5. Volumen de la esfera 3. Aplicaciones de volúmenes 1 1. Volumen de sólidos compuestos 2 2. Practica lo aprendido 4. Áreas de sólidos geométricos 1 1. Desarrollo del cono y longitud del arco 1 2. Relación entre los elementos del patrón del cono 1 3. Área superficial del cono 1 4. Área superficial de la esfera 5. Aplicaciones de áreas 1 1. Áreas superficiales en sólidos compuestos 2 2. Practica lo aprendido 1 Prueba de la Unidad 7 17 horas clase + prueba de la Unidad 7 194 Lección 1: Características y elementos de los sólidos geométricos A partir de giros de algunas figuras planas al rededor de su eje se pueden generar los sólidos de revolución, se encuentran las características que puedan diferenciar a cada uno de estos, así como de manera particular se identifican las características y los elementos de la esfera y el cono. Lección 2: Cálculo del volumen de sólidos geométricos En esta lección se deduce el volumen del prisma y el cilindro por medio del apilamiento de figuras. Tomando como referencia el volumen del prisma se encuentra el de la pirámide cuadrangular. Por último se deduce el volumen del cono y de la esfera utilizando el del cilindro. Lección 3: Aplicaciones de volúmenes Luego de haber deducido y encontrado los volúmenes de algunos sólidos, se estudia el volumen de sólidos compuestos, y se práctica el cálculo del volumen de cada uno de los sólidos estudiados en las lecciones anteriores. Lección 4: Áreas de sólidos geométricos Se inicia estudiando el patrón o plano desarrollado del cono y sus elementos. Luego se calcula el área superficial del cono y de la esfera. Lección 5: Aplicaciones de áreas En la lección anterior se encontraron las áreas superficiales y laterales del cono y la esfera, para que en esta lección se calculen las áreas superficiales de sólidos compuestos. Además se realizarán problemas y ejercicios donde los estudiantes comprendan el algoritmo y en qué situaciones se debe utilizar. 195 Guía Metodológica Puntos esenciales de cada lección Fecha: Indicador de logro: 196 1.1 Sólidos de revolución Identifica el sólido que se genera al girar una figura plana alrededor de un eje. Materiales: Cartulina, palillo de dientes, pegamen- to. Secuencia: En la Unidad 2 de cuarto grado se tra- bajaron las características de los sóli- dos mediante la observación de figuras en el entorno. Para esta clase se busca que el estudiante descubra los sólidos que se generan al hacer girar figuras planas sobre un eje. Propósito: 1 , 2 El estudiante debe manipular la cartulina en forma de rectángulo con el palillo de dientes y observar que al girar dicho rectángulo se generará el cilindro. 3 Se presentan dos casos en los que se puede trabajar con cartulina o simple- mente deducir que al girar el triángulo rectángulo se genera el cono y para el caso del cono truncado el estudiante puede notar que solo observando un lado del eje, el sólido es generado por un trapecio isósceles. Posibles dificultades: Para visualizar los sólidos de revolu- ción que se generan, se necesita hacer uso del razonamiento espacial, si los estudiantes presentan muchas dificul- tades, el docente debe orientarles. Solución de algunos ejercicios: 1. b) Dos rectángulos forman dos cilin- dros de diferente radio. 2. a) Es un triángulo isósceles. 2. b) Es un trapecio isósceles. U7 1.1 Realiza lo siguiente: ¿Qué se puede observar? ¿Se forma algún sólido que ya conoces? Al doblar el rectángulo a modo que gire, se puede ver que el sólido que se forma es un cilindro. Para generar el sólido, la figura plana que se ha rotado es la mitad de un trapecio isós- celes, como se puede ver a la derecha. 1. a) Es una esfera P S E R Gira alredor del palillo el rectángulo y contesta: 1 2 3 2. Tarea: página 148 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 197 Guía Metodológica Materiales: Llevar un cartel con las figuras que se presentan en el Problema inicial. Secuencia: En la Unidad 3 de tercer grado se abor- dó la definición de una esfera y algunos de sus elementos con objetos del en- torno, en la Unidad 2 de cuarto grado fueron definidas algunas caracterís- ticas de los conos, pirámides, prisma rectangular y cilindro, en esta clase se identificarán algunas características y elementos del cono y la esfera. Propósito: 1 , 2 Identificar los elementos de cada una de las figuras según lo estu- diado en años anteriores, para poder deducir características de cada uno de los sólidos geométricos. 3 El estudiante leerá la conclusión jun- to con el docente para conocer las ca- racterísticas y elementos del cono y la esfera, no es necesario escribirlo en la pizarra, puesto que en la parte de ejer- cicios ellos podrán realizar el dibujo y colocar los elementos de dichos cuer- pos geométricos. Posibles dificultades: No recordar las características de los sólidos geométricos debido a que los estudiaron hace varios años, en tal caso el docente debe orientarles. 1.2 Características y elementos del cono y la esfera U7 1.2 Identifica características y elementos del cono y la esfera. Escribe las características de los siguientes cuerpos geo- métricos. a) b) c) d) e) f) a) Tiene dos bases poligonales y sus caras son planas. b) Tiene una sola base y una cúspide, además sus caras son planas. c) Está formado por una sola cara plana circular, un vértice y su cara lateral es curva. d) Todas sus caras sonplanas y cuadradas. e) Tiene dos bases circulares y su cara lateral es curva. f) Es una superficie totalmente curva, no tiene caras laterales ni bases. P S R • Cúspide • Altura • Radio • Generatriz • Base • Superficie curva • Diámetro • Cuerda • Radio 1 2 3 1. Tarea: página 149 del Cuaderno de Ejercicios. 198 Cúspide Generatriz Diámetro Radio Superficie curva Fecha: Indicador de logro: 199 Guía Metodológica 2.1 Volumen del prisma y del cilindro U7 2.1 Deduce la fórmula para el cálculo del volumen del cilindro de manera análoga al cálculo del volumen del prisma. P S 1 cm 3 cm 5 cm 1 cm3 9π cm2 3 cm 1 cm Observa las siguientes situaciones, luego contesta: 1. a) ¿Qué sólido se obtiene si se apilan 4 bloques? b) Deduce el volumen del sólido formado. 2. Se tiene un disco de radio 3 cm y altura 1 cm. a) ¿Qué sólido se obtiene si se apilan 5 discos? b) Deduce el volumen del sólido formado. 1. a) Se obtiene un prisma rectangular. b) V = 15 cm2 × 4 cm 2. a) Se obtiene un cilin- dro. b) V = 9π cm2 × 5 cm Materiales: Un cartel con las figuras del Problema inicial, fomi o cubos de madera (estos últimos dos en el caso de que se tra- baje con los estudiantes con material concreto). Secuencia: En las dos clases anteriores se trabajó con las características y elementos de algunos cuerpos geométricos, en esta ocasión se trabajará en deducir el vo- lumen del prisma y del cilindro. Propósito: 1 , 2 Deducir el volumen de un cilin- dro de manera análoga al cálculo del volumen del prisma, apilando cubos y discos con 1 cm de altura. 3 El ejemplo de esta clase es para que el estudiante observe que entre más lados tenga la base del prisma, más se acerca al volumen del cilindro. Solución de algunos ejercicios: b) Vcilindro = 64π cm 2 × 14 cm Vcilindro = 896π cm 3 c) Vcilindro = 36π cm 2 × 15 cm Vcilindro = 540π cm 3 d) VPrisma = 50 cm 2 × 3 cm VPrisma = 150 cm 3 Vcilindro = AB × h = πr2h Vcilindro = 25π cm 2 × 12 cm Vcilindro = 300π cm 3 R 1 2 3 300π cm3 896π cm3 540π cm3 150 cm 3 72 cm3 32 cm3 E La base se aproxima a un círculo. Por tanto, el volumen del prisma se aproxima al volumen del cilindro cuando el número de lados de la base aumenta. Observación: Ver imágenes en el LT. Tarea: página 150 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 200 2.2 Comparación del volumen del prisma y la pirámide cuadrangular U7 2.2 Determina la relación entre el volumen de un prisma y el de una pirámide, cuyas bases son congruentes y se utilizan para resolver pro- blemas. P S RSi se tiene un prisma y una pirámide que tienen una base cuadrangular congruente e igual altura, ¿cuántas veces cabe el volumen de la pirámide en el prisma? ¿Qué se puede concluir con el resultado obtenido? Se llena de agua la pirámide y se vierte en el prisma. A partir de este resultado se concluye que el prisma tiene tres veces el volumen de la pirámide, es decir, el vo- lumen de la pirámide es la tercera parte del volu- men del prisma. h B a s e s iguales Vpirámide = 1 3 × AB × h Vpirámide = 1 3 × 16 cm 2 × 9 cm Vpirámide = 48 cm 3 Materiales Una pirámide y prisma cuadrangular con altura y base congruente. Agua, arroz, maíz, maicillo, arena, etc., lo importante es ver la cantidad de ve- ces que cabe el volumen de la pirámi- de cuadrangular en el prisma. Secuencia: En la clase anterior se trabajó con el volumen de un prisma y un cilindro, realizando comparaciones entre el vo- lumen de ambos, en esta clase se de- terminará la relación de los volúmenes entre el prisma y una pirámide cuando sus bases son congruentes. Propósito: 1 , 2 Comparar el volumen de una pirámide cuadrangular con un prisma cuadrangular, que tenga base y altura congruentes, con el objetivo de verifi- car la relación entre volúmenes de es- tos cuerpos geométricos. 3 En la conclusión se obtiene la fór- mula general para el volumen de una pirámide. 4 Solución del ejercicio 2: Vpirámide = 1 3 × AB × h 16 cm3 = 13 × 4 cm 2 × h 16 cm3 = 43 cm 2 × h 16 cm × 3 4 = h h = 12 cm Posibles dificultades: Para el problema 2, puede que los es- tudiantes tengan problemas con el despeje de la variable h, en este caso el docente debe orientarles al respec- to. 1 2 3 4 48 cm3 12 cm 2 415 767 cm3 Tarea: página 151 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 201 Guía Metodológica 2.3 Volumen de la pirámide triangular Calcula el volumen de una pirámide de base triangular uti- lizando la fórmula. E Secuencia: En la clase anterior se realizó la deduc- ción del volumen de una pirámide cua- drangular, para esta clase se trabajará con la fórmula del volumen de la pirá- mide triangular. Propósito: 1 , 2 Calcular el volumen de una pi- rámide triangular, mediante la fórmula general encontrada en la clase ante- rior. Observación: Es necesario aclarar que el triángulo base de la pirámide del Problema ini- cial es rectángulo. 3 En el ejemplo se busca que el estu- diante encuentre el área de la base, comprendiendo que hay dos alturas, una de la base y la otra de la pirámide. Observación: La base del triángulo es 12 cm, como se muestra en el Libro de texto. 4 Solución de algunos ejercicios: 1. b) AB = 1 2 × 4 × 3 = 12 2 = 6 cm 2 Vprisma = AB × h = 6 × 15 = 90 cm3 Vpirámide = 1 3 × Vprisma = 1 3 × 90 cm 3 = 30 cm3 2. Vpirámide = 1 3 AB × h = 1 3 × 25 × 9 = 75 cm3 Posibles dificultades: En el ejemplo, es posible que los estu- diantes confundan la altura de la base con la altura de la pirámide o el prisma, en ese caso pedir que revisen la figura, y señalar cuál es la base, para que no haya confusión. En cuanto al problema 3 de la fijación, el 25 no es un dato necesario para el cálculo del volumen indicado. U7 2.3 P S R Calcula el volumen de una pirámide de base triangular, si su base tiene las dimensiones mostradas en la figura y la altura es 7 cm. 4 cm 6 cm AB = 1 2 × 6 × 4 = 6 × 4 2 = 24 2 = 12 cm 2 Se encuentra primero el área de la base denominada AB Luego, el volumen de la pirámide es: Vpirámide = 1 3 × 12 × 7 = 28 cm 3 El área de la base es: AB = 1 2 × 12 × 6 = 12 × 6 2 = 36 cm2 Vpirámide = 1 3 AB × h = 13 × 36 × 5 = 60 cm3 1. a) AB = 1 2 × 3 × 4 = 12 2 = 6 cm 2 Vprisma = AB × h = 6 × 6 = 36 cm3 Vpirámide = 13 × Vprisma = 1 3 × 36 cm 3 = 12 cm3 1 2 3 4 12 cm3 36 cm3 30 cm3 90 cm3 75 cm3 840 cm3 Tarea: página 152 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 202 2.4 Volumen del cono U7 2.4 Determina la relación entre el volumen del cono y el cilin- dro de igual radio y altura. P Se tiene un cilindro y un cono de bases congruentes, ¿cuántas veces cabe el volumen del cono en el cilindro? ¿Qué se puede concluir con el resultado ob- tenido? h Bases iguales S Se llena de agua el cono y se vierte en el cilindro. A partir de este resultado se concluye que el cilindro tiene tres veces el volumen del cono. Es decir, el volu- men del cono es la terce- ra parte del volumen del cilindro. R Vcilindro = AB × h = πr2h a) 12 cm 25 c m Vcilindro = π(6) 2(25) = 900π cm3 Vcono = 1 3 Vcilindro= 1 3 (900π cm 3) = 300π cm3 Materiales Un cono y un cilindro. Se debe cons- truir con un material en el que se pue- da utilizar ya sea agua, granos de maíz, arroz o arena. Secuencia: En la clase anterior se trabajó con el volumen de la pirámide triangular, y en la clase 2.1 se dedujo el volumen del cilindro mediante el del prisma, ahora se determinará el volumen del cono mediante el del cilindro. Propósito: 1 , 2 Comparar el volumen del cilin- dro con un cono que tenga base y altu- ra congruentes, con el objetivo de veri- ficar la relación entre los volúmenes de estos cuerpos geométricos. 3 Enla Conclusión se obtiene la fór- mula general para el volumen del cono. 4 En el Ejemplo se puede observar que entre más lados tenga la base de la pirámide más se acerca al volumen del cono. 5 Solución del ejercicio 1. b): Vcilindro = AB × h = πr2h Vcilindro = π(4.5) 2(20) = 405π cm3 Vcono= 1 3 Vcilindro = 1 3 (405 cm 3) = 135π cm3 1 2 3 4 300π cm3900π cm3 135π cm3405π cm3 5 E Solución. La base se aproxima a un círculo. Así, cuando el número de lados de la base de una pirámide aumenta más y más, esta se aproxima a un cono. Tarea: página 153 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 203 Guía Metodológica 2.5 Volumen de la esfera Determina la relación entre el volumen de la esfera y el ci- lindro con igual radio e igual altura. U7 2.5 Materiales Una semiesfera y un cilindro. Se deben construir con un material en el que se pueda utilizar ya sea agua, granos de maíz, arroz o arena. Secuencia: En la clase anterior se trabajó con el volumen de un cono realizando la comparación con un cilindro, de mane- ra similar se pretende realizar para el volumen de una esfera, para este caso se trabajará con una semiesfera y lue- go el resultado se multiplicará por dos. Propósito: 1 , 2 Comparar el volumen del cilindro con una semiesfera que tenga radios congruentes, con el objetivo de verifi- car la relación entre los volúmenes de estos cuerpos geométricos. 3 En la conclusión se obtiene la fórmu- la general para el volumen de la esfera. 4 Solución de algunos ejercicios: 2. Vesfera = 4 3 πr 3 Vesfera = 4 3 π(2) 3 Vesfera = 32 3 π u 3 3. Vsemiesfera = 1 2 4 3 πr 3 Vsemiesfera = 1 2 4 3 π(10) 3 Vsemiesfera = 2 000 3 cm 3 Se tiene una esfera y un cilindro con el mismo radio, la altura del cilindro es el diámetro de la esfera, ¿cuántas veces cabe el volumen de la esfera en el cilindro? ¿Qué puedes concluir con el resultado obtenido? P Bases iguales r r 2r El volumen de la esfera es igual a dos tercios del volumen de un cilindro que tenga el mismo radio y su altura sea igual al diámetro de la esfera. S R Vcilindro = AB × h = πr2h Vcilindro = π(1) 2(2) = 2π m3 Vesfera = 2 3 Vcilindro = 23 (2π m 3) Vesfera = 4 3 π m 3 1 2 3 4 4 3 π m 3 32 3 π u 3 2 000 3 π u 3 Tarea: página 154 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 204 3.1 Volumen de sólidos compuestos Secuencia: En las clases anteriores se deduje- ron los volúmenes de algunos sólidos geométricos, en esta clase se utilizarán para calcular el volumen de algunos sólidos compuestos. Propósito: 1 , 2 Encontrar el volumen total de sólidos compuestos, utilizando las fór- mulas que se dedujeron en las clases anteriores, para ello se desarrollará cada uno de los sólidos individuales y luego se sumarán. 3 En la conclusión se destacan los pa- sos a seguir para determinar el volu- men de los sólidos compuestos. 4 Solución del ejercicio b: Vcilindro = AB × h = πr2h Vcilindro = π(6) 2(8) = 288π cm3 Vcono = 1 3 πr2h = 1 3 π × 62 × 4 = 1443 π cm 3 = 48π cm3 V = Vcilindro + Vcono = 288π cm 3 + 48π cm3 = 336π cm3 U7 3.1 Utiliza las fórmulas de volúmenes de sólidos geométricos, para determinar el volumen de sólidos compuestos. Calcula el volumen del siguiente sólido: P 5 cm 12 cm S 12 Vesfera = 12 43 πr3 = 46 (π × 53) = 500 6 π = 250 3 π = 83.3π cm 3 Vcono = 1 3 πr 2h = 13 π × 5 2 × 12 = 100π cm3 V = 12 Vesfera + Vcono = 250 3 π cm 3 + 100π cm3 = 5503 π cm 3 ≈ 183.3π cm3 R a) Vsemiesfera = 12 43 πr3 = 46 (π × 33) = 1086 π = 18π cm3 Vcono = 1 3 πr 2h = 13 π × 3 2 × 5 = 453 π cm 3 = 15π cm3 V = Vsemiesfera + Vcono = 18π cm3 + 15π cm3 = 33π cm3 1 2 3 4 33π cm3 336π cm3 Tarea: página 155 del Cuaderno de Ejercicios. 205 Guía Metodológica Indicador de logro: 3.2 Practica lo aprendido Resuelve ejercicios y problemas correspondientes a volú- menes de sólidos. Solución de algunos ítems: 1. Vcono = 1 3 πr 2h = 13 π × 32 × 9 = 813 π cm 3 = 27π cm3 Luego para encontrar la cantidad de agua que puede contener el cono hay que multiplicar el resultado por 0.0338135 fl oz. Es decir, si 1 cm3 = 0.0338135 fl oz, en- tonces 1 = 0.0338135 fl oz 1 cm3 27π cm3 = 27π cm3 = 2.87 fl oz 2. Vesfera = 4 3 πr 3 Vesfera = 4 3 π(18) 3 = 7776π cm3 7 776π cm3 = 7 776π cm3 0.0338135 fl oz 1 cm3 = 826.03 fl oz 3. Vesfera = 4 3 πr 3 Vesfera = 4 3 π(8) 3 = 2 0483 π cm 3 4. Vsemiesfera = 1 2 4 3 πr 3 = 46 (π × 83) = 2 0486 π = 1 024 3 π cm 3 Vcilindro = AB × h = πr2h Vcilindro = π(8) 2(25) = 1 600π cm3 V = Vsemiesfera + Vcilindro = 1 0243 π cm 3 + 1 600π cm3 = 5 8243 π cm 3 Observación: Para el ejercio 6, dependiendo del ins- trumento que se utilice para el cálculo, pueden variar los últimos dígitos. 0.0338135 fl oz 1 cm3 2.87 fl oz 826.03 fl oz 2 048 3 π cm 3 Vcono= 1 3 πr 3 Vsemiesfera = 2 3 πr 3Vcilindro = πr3 a) 1 033 899 412 000 km3 b) 1 082 148 051 000 km3 c) 1 082 696 932 000 km3 100.8π m3 0.04π l 27π cm3 7 776π cm3 5 824 3 π cm 3 Tarea: página 156 del Cuaderno de Ejercicios. Indicador de logro: 206 3.3 Practica lo aprendido = a Solución de algunos ítems: 1. a) Vpirámide = 1 3 Abh = 1 3 (250) × 12 = 3 0003 cm 3 = 1 000 cm3 b) Vcono = 1 3 πr 2h Vcono = 1 3 π(5) 2(18) = 150π cm3 c) Vcilindro = πr 2h = π(6)2(12) cm3 Vcilindro = 432π cm 3 d) Vesfera = 4 3 πr 3 Vesfera = 4 3 π(22) 3 = 42 5923 π cm 3 2. Vcilindro = πr 2h 300π cm3 = π(5 cm)2h h = 300π cm325π cm2 = 12 cm 3. Vcilindro = πr 2h 60π cm3 = π(8 cm)2h h = 60π cm364π cm2 = 15 16 cm h = 1516 cm 4. Vcilindro = πr 2h = π(4)2(15) cm3 Vcilindro = 240π cm 3 5. Vpirámide = 1 3 Abh = 1 3 (100) × 15 Vpirámide = 500 cm 3 6. AB = 1 2 × 5 × 6 = 30 2 = 15 cm 2 Vpirámide = 1 3 Abh = 1 3 (15) × 12 Vpirámide = 60 cm 3 1 000 cm3 150π cm3 432π cm3 42 592 3 π cm 3 12 cm 15 16 cm 240π cm3 500 cm3 60 cm3 5 cm 48π cm3 3 cm Resuelve ejercicios y problemas correspondientes a volú- menes de sólidos. Tarea: página 157 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 207 Guía Metodológica 4.1 Desarrollo del cono y longitud de arco 1 2 Identifica los elementos del patrón del cono. U7 4.1 Secuencia: En esta clase se pretende visualizar a detalle cada uno de los elementos del patrón o plano desarrollado del cono, para ello se realizan recortes al cono y se despliega para visualizar las figu- ras planas que lo forman. Además, se aborda la longitud de arco. Propósito: 1 , 2 Identificar los elementos del cono, mediante el plano desarrollado, donde se muestran las figuras geomé- tricas involucradas, a la vez que se en- cuentra la longitud de arco, la cual se utilizará más adelante para encontrar el área de un cono. Posibles dificultades: En esta clase pueden surgir varias di- ficultades como definir la longitud de arco, que en realidad es trabajar con la base de la circunferencia que es 2πr, para esto es importante que los estu- diantes recuerden cuál es la longitud de la circunferencia. Además, es posible que se les dificulte a los estudiantes comprender una for- ma alternativa para encontrar la longi- tud de arco, en este caso explicar que esta consiste en convertir los grados a radianes y como en una vuelta comple- ta hay 360° por eso el ángulo se divide entre esos grados. Como la generatriz del sector circularcoincide con el ra- dio, se tiene la siguiente fórmula: L = 2πg × θ360° = θ 180° πg a) Dibuja la figura que se obtiene al recortar el cono. b) ¿Cómo se llama la figura que se obtuvo? c) Describe qué figuras geométricas apare- cen en el cono desplegado. d) Identifica, sobre tu dibujo, las generatrices y el radio del cono. ¿Cuál es la longitud de arco que forma el patrón de un cono? P S a) Una figura compuesta. b) Patrón o plano desarrollado. c) Un círculo con radio r, y un sector circular de radio g. d) El arco tiene una longitud de: L = 2πr o L = 2πg × θ360° = θ 180°πg. 1.R radio generatriz Altura o eje Generatriz Radio E a) L = 2πr, entonces L = 2π × 8 = 16π; b) L = θ180°πg, entonces L = 240°180°π × 12 = 4 3 π × 12 = 4π × 4 = 16π Tarea: página 158 del Cuaderno de Ejercicios. 208 3 En la conclusión se encuentran las dos fórmulas para poder encontrar la longitud de arco de un sector circular. 4 Con el ejemplo se pretende que los estudiantes practiquen cómo encon- trar la longitud de arco. 5 Resolución de algunos ítems. 2. L = θ180° πg; entonces, L = 60°180° π × 10 = 13 π × 10 = 10 3 π cm 3. L = 2πr entonces, L = 2π × 5 = 10π cm. 5 3 4 10π cm 10 3 π cm radio generatriz eje o altura Fecha: Indicador de logro: 209 Guía Metodológica Indicador de logro: 209 Guía Metodológica 4.2 Relación entre los elementos del patrón del cono Determina la relación entre los elementos del patrón del cono. Secuencia: En la clase anterior se encuentran las fórmulas que se pueden utilizar para la longitud de arco, por lo que a partir de ellas se puede deducir la relación entre los elementos que existen en el patrón del cono. Propósito: 1 , 2 Determinar la relación entre los elementos del patrón del cono, para ello los estudiantes realizarán los des- pejes necesarios para encontrar 4 fór- mulas. Posibles dificultades: En esta clase es posible que los estu- diantes no realicen los despejes de ma- nera correcta, para ello es importante que se realice un recordatorio. 3 Con el ejemplo se espera que el es- tudiante pueda encontrar el ángulo θ, utilizando las dos fórmulas encontra- das en la clase anterior. 4 Resolución de algunos ítems. 1. 2πr = θ180° × πg; θ = 360°g × r = 360° 18 × 9 = 180° 2. Usando la siguiente fórmula se tie- ne: r = θ360°g = 120° 360° × 6 = 2 cm 3. g = 360°θ r = 360° 60° × 4 = 24 cm 4. g = 180°θπ L = 180° 120°π × 8π = 12 cm 1 2 12 cm 24 cm 2 cm 180° U7 4.2 P S R E Como 2πr = θ180° × πg, luego θ = 360°g × r sustituyendo los valores se tiene: θ = 360°g × r = 360° 30 × 4 = 48°; 1. 2πr = θ180° × πg; luego θ = 360°g × r = 360° 18 × 9 θ = 180° Utilizando las fórmulas de la clase ante- rior, determina las medidas de los siguientes elementos: 1. El radio r, dado el ángulo central θ del sector circular y la generatriz g del cono. 2. El ángulo central θ del sector circular, dada la generatriz g y el radio r del cono. 3. La generatriz g, dado el ángulo central θ y la longitud de arco del sector circular. 4. La generatriz g dado el ángulo central θ y del arco del sector circular L. 1. De la relación L = 2πr = θ180°πg se tiene que r = θ360°g. 2. θ = 360°g r 3. g = 360°θ r 4. g = 180°θπ L Tarea: página 159 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 210 4.3 Área superficial del cono Determina el área total del cono a partir de su patrón o pla- no desarrollado. Secuencia: En la clase anterior se encuentran las fórmulas para poder deducir los ele- mentos del cono, ahora se buscará que el estudiante pueda encontrar el área superficial del cono. Propósito: 1 , 2 Determinar el área total del cono, para ello se calculará el área lateral y el área de su base que es un círculo. 3 Resolución del ítem 2. 2. ALateral = πrg 120π cm2 = π(6 cm)g g = 120 π cm 2 6 π cm = 20 cm U7 4.3 P Encontrar en el patrón del cono el área de lo siguiente: a) La cara lateral del cono que es un sec- tor circular con ángulo θ = 360°g × r, g es la generatriz del cono, la cual es el radio del sector circular. b) Un círculo de radio r. S a) El área lateral del cono ALateral, es el área del sector circular en el patrón del cono, el cual es proporcional al área total del círculo con el radio g; πg2, por el ángulo central θ del sector circular: ALateral = πg2 × θ360° ... (1) Luego por (1) y sustituyendo θ = 360°g × r en (1), se tiene: ALateral = πrg El área de la base es: ABase = πr2 ATotal = ALateral + ABase = πrg + πr2 = πr(g + r) R ALateral = πrg = π(7)(25) = 175π cm2 ABase = π(7)2 = 49π cm2 ATotal = 175π cm2 + 49π cm2 ATotal = 224π cm2 1 2 ALateral = 175π cm2 ATotal = 224π cm2 20 cm 3 Tarea: página 160 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 211 Guía Metodológica 4.4 Área superficial de la esfera Determina la relación entre el área superficial de una esfe- ra y el área del círculo de igual radio. Materiales: Una esfera, puede ser de plástico o de durapax, o cualquier material que sea fácil de manejar, un cordel o nailon, un clavo y tijera. Secuencia: En la clase anterior se trabajó con el área lateral y total del cono, para esta clase se calculará el área superficial de la esfera, determinando la relación entre esta y el área del círculo de igual radio. Propósito: 1 , 2 Determinar la relación entre el área superficial de una esfera y el área del círculo de igual radio, realizando el experimento con un cordel y una esfe- ra. 3 Con el ejemplo se busca que el es- tudiante también conozca la relación para encontrar el área superficial de una esfera con el área superficial del ci- lindro, el cual se encontró en la Unidad 8 de séptimo grado. De esta manera el estudiante tendría otra alternativa para encontrar el área de una esfera. 4 Resolución del ítem 2. Aesfera = 4πr2 144π cm2 = 4πr2 r2 = 36 cm2 r = 6 cm por lo que el diámetro es 12 cm, también se puede utilizar el problema 1 para deducir que el diáme- tro es 12 cm. U7 4.4 P S R 1. Aesfera = 4πr2 Aesfera = 4π(6)2 Aesfera = 144π cm2 Se tiene una esfera y un círculo de radio r, ¿qué relación existe entre el área de la esfera comparada con la del cír- culo?, ¿qué se puede concluir sobre el área de la esfera? r Figura A Figura B Figura C Se corta la esfera en dos partes iguales. Envuelve el cordel alre- dedor de un alfiler co- locado en el centro de la región circular. Envuelve el cordel alrededor del he- misferio. En conclusión, el área de la esfera es cuatro veces el área del círculo, entonces: Aesfera = 4πr2. 1 2 12 cm 144π cm2 3 4 E Se puede concluir que, el área de una esfera de radio r es igual al área lateral de un cilindro de radio r y altura 2r. Es decir, A = 2πrh = 2πr(2r) = 4πr2 Tarea: página 161 del Cuaderno de Ejercicios. Fecha: Indicador de logro: 212 5.1 Áreas superficiales en sólidos compuestos Utiliza las fórmulas deducidas sobre áreas superficiales de sólidos, para determinar el área superficial de sólidos compuestos. Secuencia: En séptimo grado se trabajó con el área superficial del cilindro, en las clases an- teriores de esta unidad se estudiaron las del cono y la esfera; es el momen- to oportuno para trabajar con sólidos compuestos. Propósito: 1 , 2 Calcular las áreas superficiales de sólidos compuestos. Es importan- te que el estudiante observe que hay áreas que se comparten entre los sóli- dos las cuales no se deben contar dos veces. Posibles dificultades: En el cálculo del área total de un sólido es posible que el estudiante no repare en que hay figuras compartidas y que se cuenten sus áreas dos veces, para ello se debe orientar para que tengan esta consideración. 3 Resolución de algunos ítems. 2. a) Aesfera = 4πr2 = 4π(5)2 = 100π cm2 b) Aesfera = 4πr2 = 4π(10)2 = 400π cm2 c) Aesfera = 4πr2 = 4π(50)2 = 10 000π cm2 3.Área lateral del cilindro: ALateral = 2πrh 100π cm2 = 2πr(10 cm) 100π cm 2 20π cm = r r = 5 cm U7 5.1 P S R Encuentra el área superficial del siguiente sólido: 6 8 5 4 2 Área de la semiesfera: Asemiesfera = 1 2 (4πr 2) Área lateral del cilindro: ALateral = 2πrh Área lateral del cono: ALcono = πrg Área del círculo: Acírculo = πr2 ASemiesfera = 1 2 (4πr2) = 2 × π × 32 = 18π cm2 Área lateral del cilindro: ALateral = 2πrh = 2π × 2 × 8 = 32π cm2 ALcono = πrg = π × 2 × 5 = 10π cm2 Luego del área del círculo de la semiesfera se resta el área del círculo de la tapa del cilindro: ACírculos = π 62 2 ‒ π 42 2 = 9π ‒ 4π = 5π cm2 AFigura = ASemiesfera + ALateral + ALcono + ACírculos = 18π + 32π + 10π + 5π = 65π cm2 ASemiesfera = 12 (4πr2) = 2 × π × 52 = 50π cm2 ALcono = πrg = π × 5 × 8 = 40π cm2 AFigura = 50π cm2 + 40π cm2 = 90π cm2 1 2 90π cm2 100π cm2, 400π cm2, 10 000π cm2 5 cm 3 Tarea: página 162 del Cuaderno de Ejercicios. 213 Guía Metodológica Indicador de logro: 5.2 Practica lo aprendido Resuelve ejercicios y problemas correspondientes a áreas y volúmenes de sólidos. Solución de algunos ítems: 1. ALateral = πrg = π(3 cm)(5 cm) = 15π cm2 ABase = πr2 = π(3)2 = 9π cm2 ATotal = 15π cm 2 + 9π cm2 = 24π cm2 2. ASemiesfera = 1 2 (4πr2) = 2 × π × 102 = 200π cm2 3. Vesfera = 4 3 πr3 144π cm3 = 43 πr3 108 cm3 = r3 r = 4.76 cm Entonces el área de la esfera es: Aesfera = 4πr2 = 4π(4.76)2 = 90.63π cm2 4. La cantidad de material necesario es: Vcapa = 43 (R3 − r3)π Vcapa = 43 (53 − 43)π Vcapa = 2443 π cm 3 5. a) ASemiesfera = 1 2 (4πr2) = 2 × π × 52 = 50π cm2 ALcono = πrg = π × 5 × 12 = 60π cm2 AFigura = 50π cm 2 + 60π cm2 = 110π cm2 b) ASemiesfera = 1 2 (4πr2) = 2 × π × 122 = 288π cm2 Área lateral del cilindro: ALateral = 2πrh ALateral = 2π × 12 × 14 = 336π cm 2 ACírculo = π(12) 2 = 144π cm2 AFigura = 288π cm 2 + 336π cm2 + 144π cm2 = 768π cm2 15π cm2 y 24π cm2 200π cm2 90.63π cm2 768π cm2110π cm2 192π cm3 244π 3 cm 3 6. Vfigura = Vcilindro + Vcono = πr2h + 1 3 πr 2h = π6 2(5) + 13 π(3) 2(4) = 180π + 12π = 192π cm 3 Tarea: página 163 del Cuaderno de Ejercicios. 214 Indicador de logro: 5.3 Practica lo aprendido Resuelve ejercicios y problemas correspondientes a áreas y volúmenes de sólidos. Solución de algunos ítems: 1. Vcilindro = πr2h = π(3)2(15) = π(9)(15) = 135π cm3 2. a) Aesfera = 4πr2 = 4π(6)2 = 144π cm2 Vesfera = 4 3 π(6) 3 = 8643 π cm 3 = 288π cm3 b) Acono = πr(g + r) = π(6)(10 + 6) = π(6)(16) = 96π cm2 Vcono = 1 3 πr 2h Vcono = 1 3 π(6) 2 (8) = 96π cm3 c) Acilindro = 2πr(h + r) = 2π(6)(14 + 6) = 12π(20) = 240π cm2 Vcilindro = πr2h = π(6)2(14) = π(36)(14) = 504π cm3 3. Acono = πr(g + r) = π(10)(14 + 10) = π(10)(24) = 240π cm2 4. Vcono = 1 3 πr 2h Vcono = 1 3 π(5) 2 (12) = 100π cm3 5. Vpirámide = 1 3 AB × h AB = 10 cm × 10 cm = 100 cm 2 Vpirámide = 13 100 cm 2 × 12 cm = 400 cm3 6. Acono = πr(g + r) = π(7)(25 + 7) = π(7)(32) = 224π cm2 Vcono = 1 3 πr 2h Vcono = 1 3 π(7) 2(24) = 392π cm3 135π cm3 144π cm2 y 288π cm3 100π cm3 240π cm2 400 cm3 96π cm2 y 96π cm3 240π cm2 y 504π cm3 224π cm2 y 392π cm3 Área 36π cm2 Volumen 883 π cm 3 Tarea: página 164 del Cuaderno de Ejercicios. 215 Guía Metodológica Prueba de la Unidad 7 Descripción: La prueba de esta unidad está formada por 8 numerales, pero el último tiene dos literales, por lo que será conside- rada con un total de 9 ítems. Criterios para asignar puntos parcia- les: Ítem 1. No se da punto parcial. Del ítem 2 al ítem 4. Plantea y evalúa correctamente en la fórmula del volu- men de cada uno de los sólidos, pero realiza mal el cálculo y da la respuesta incorrecta. Ítem 2. Vpirámide = AB × h Ítem 3. ASemiesfera = 1 2 (4πr 2) Ítem 4. Vcilindro = πr2h 216 Continuación de la prueba de la unidad 7 Criterios para asignar puntos parcia- les: Ítem 5. Encuentra los volúmenes de la semiesfera y del cilindro, pero no suma correctamente el volumen de ambos. Ítem 6. Identifica correctamente el área lateral del cono y sustituye correc- tamente los elementos del área lateral, pero realiza mal el cálculo. Ítem 7. Calcula el área lateral, pero ol- vida calcular el área de la base y por tanto no llega a la respuesta correcta. Ítems 8 y 9. Sustituye correctamente en la fórmula de área y volumen res- pectivamente, pero realiza mal el cál- culo.
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